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Simulation of Water Pollution Diffusion Based on WebGIS 预览
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作者 Tianqi Kuang Jinglong Du Weiwei Zhang 《电脑和通信(英文)》 2019年第7期28-38,共11页
Taking Liyang City of Jiangsu Province as the research object, a water pollution accident diffusion simulation and analysis system, taking WebGIS as the core, was established by taking finite difference method to do t... Taking Liyang City of Jiangsu Province as the research object, a water pollution accident diffusion simulation and analysis system, taking WebGIS as the core, was established by taking finite difference method to do the system dynamics water quality model solution. This paper introduces the construction process of the model, the integration of the model with GIS, the interactive application of the system and users and the visual dynamic expression of water pollution accidents. By combining the statistical analysis of the spatial and environmental database in the system, the scientific simulation of the temporal and spatial relationship of the development of water pollution accidents on the client side is realized and providing precise decision support for early warning and control of water pollution diffusion. 展开更多
关键词 WEBGIS VISUALIZATION SIMULATION Finite DIFFERENCE Method Water Quality Model DECISION Analysis
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三维海洋水动力计算σ坐标转换存在的问题及改进方法 预览
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作者 白玉川 温志超 +3 位作者 徐海珏 廖世智 曹永港 夏华永 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2019年第8期840-855,共16页
三维水动力模型在准确模拟海洋物理特性中起着重要的作用,传统的σ坐标转换由于当时计算机能力所限,舍去了复杂的高阶项,在实际复杂地形(或水深变化)环境下,会带来一定的误差或计算失真等问题.由此,为了适应高精度计算结果的需求,对原... 三维水动力模型在准确模拟海洋物理特性中起着重要的作用,传统的σ坐标转换由于当时计算机能力所限,舍去了复杂的高阶项,在实际复杂地形(或水深变化)环境下,会带来一定的误差或计算失真等问题.由此,为了适应高精度计算结果的需求,对原有σ坐标三维水动力模型进行了重新修正.在改进后的模型中,综合考虑了经σ坐标变换引入的与流速、水位、地形相关的复杂高阶项,选用特定的插值函数,利用有限元和差分相结合的方法,进行求解σ坐标下的完整三维浅水模式方程.相比原模型,改进的模型对底坡、水深、潮汐振幅等变化适用范围更为广泛,能更好地模拟出复杂水深变化下的垂向流动分布特征,计算结果具有更高的精确度;改进的模型针对一些极端水位条件(潮汐振幅与水深比大于0.15),其计算误差同样可保持在一个较低的范围内;同时,改进的模型只需更短的时间就可运行至稳定状态. 展开更多
关键词 σ坐标转换 三维水动力模型 有限元法 差分法 水动力特征
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基于不同方法对气体静压轴承的联合分析 预览
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作者 倪壮 徐武彬 +1 位作者 高尚晗 李冰 《机械设计与制造》 北大核心 2019年第11期72-75,共4页
利用有限差分法(FDM)和有限体积法(FVM)对静压气体轴承参数进行分析,通过得到的节流孔压力分布,对比了两种方法的可行性和一致性,分析了偏心率对轴承承载力和马赫数的影响,以及静动压气体轴承随着转速的变化对气膜区域压力变化的规律,... 利用有限差分法(FDM)和有限体积法(FVM)对静压气体轴承参数进行分析,通过得到的节流孔压力分布,对比了两种方法的可行性和一致性,分析了偏心率对轴承承载力和马赫数的影响,以及静动压气体轴承随着转速的变化对气膜区域压力变化的规律,承载力随着偏心增大而逐渐增大的一致现象,在此基础上得到了最大马赫数的变化随偏心率增加而变大;同时得到静动压气膜区域压力随着旋转方向的梯度增加,确定了转速对气体轴承的影响是不忽略的。 展开更多
关键词 气体轴承 有限差分法 有限体积法 马赫数 承载力 转速
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Allen-Cahn方程隐式Euler格式的长时间稳定性 预览
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作者 沈维维 王晚生 《湖南理工学院学报:自然科学版》 CAS 2019年第2期25-28,共4页
Allen-Cahn方程是材料学中进行相场模拟的主要模型,其描述的是二元合金在一定温度下相位分离的过程.本文以带有Neumann边界的Allen-Cahn方程为研究对象,利用牛顿迭代法直接解由隐式Euler方法及有限差分法离散所得的非线性代数方程组.通... Allen-Cahn方程是材料学中进行相场模拟的主要模型,其描述的是二元合金在一定温度下相位分离的过程.本文以带有Neumann边界的Allen-Cahn方程为研究对象,利用牛顿迭代法直接解由隐式Euler方法及有限差分法离散所得的非线性代数方程组.通过MATLAB进行数值实验,发现该方法是长时间稳定的. 展开更多
关键词 Allen-Cahn 方程 有限差分法 牛顿迭代法 隐式Euler 方法
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求解一维对流方程的高精度紧致差分格式 预览
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作者 侯波 葛永斌 《应用数学》 CSCD 北大核心 2019年第3期635-642,共8页
本文提出数值求解一维对流方程的一种两层隐式紧致差分格式,采用泰勒级数展开法以及对截断误差余项中的三阶导数进行修正的方法对时间和空间导数进行离散.格式的截断误差为O(τ^4 +τ^2h^2 + h^4),即该格式在时间和空间上均可达到四阶精... 本文提出数值求解一维对流方程的一种两层隐式紧致差分格式,采用泰勒级数展开法以及对截断误差余项中的三阶导数进行修正的方法对时间和空间导数进行离散.格式的截断误差为O(τ^4 +τ^2h^2 + h^4),即该格式在时间和空间上均可达到四阶精度.利用von Neumann方法分析得到该格式是无条件稳定的.通过数值实验验证了本文格式的精确性和稳定性. 展开更多
关键词 对流方程 高精度 紧致格式 无条件稳定 有限差分法
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海底电缆抛石保护层抗锚害能力的数值模拟研究 预览
6
作者 程志远 李黎 肖鹏 《科学技术与工程》 北大核心 2019年第7期99-104,共6页
海底电缆抛石保护层抗锚害能力涉及离散和连续两种不同尺度介质的相互作用。针对单独使用连续体法或离散元法分析的不足,首先通过经典变分原理,证明了离散-连续耦合算法的可行性。接着引入接触面的相容条件和平衡条件,实现了离散元法(D... 海底电缆抛石保护层抗锚害能力涉及离散和连续两种不同尺度介质的相互作用。针对单独使用连续体法或离散元法分析的不足,首先通过经典变分原理,证明了离散-连续耦合算法的可行性。接着引入接触面的相容条件和平衡条件,实现了离散元法(DEM)和有限差分法(FDM)的耦合计算。设计了抛石保护层抗锚害能力的室内缩尺试验,采用与试验相同的工况,分别用DEM近似法和DEM-FDM耦合法进行了计算,并将两种数值算法的结果和试验值作了对比分析。结果表明,两种数值方法得到的结果都比试验值偏大,但是DEM-FDM耦合法更接近实际情况。 展开更多
关键词 海底电缆 抛石保护层 离散单元法 有限差分法 缩尺试验
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基于有限差分的路堑边坡分步开挖稳定性研究 预览
7
作者 刘小强 《北方交通》 2019年第7期79-82,共4页
以太原二环高速公路凌井店至龙白段(东二环)为依托,基于FLAC有限差分法,对边坡开挖过程中水平、竖向位移及塑性区发展情况进行模拟分析,利用极限平衡法计算开挖过程中边坡安全系数。根据计算结果给出边坡处治方案,为类似高速公路边坡设... 以太原二环高速公路凌井店至龙白段(东二环)为依托,基于FLAC有限差分法,对边坡开挖过程中水平、竖向位移及塑性区发展情况进行模拟分析,利用极限平衡法计算开挖过程中边坡安全系数。根据计算结果给出边坡处治方案,为类似高速公路边坡设计提供参考。 展开更多
关键词 有限差分法 路堑边坡 边坡稳定性 极限平衡法 数值模拟
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高速铁路高架桥接触网系统上行先导起始研究 预览
8
作者 李瑞芳 杨雪 +2 位作者 陈力生 陶鑫 曹晓斌 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期50-57,共8页
高速铁路高架桥接触网系统上行先导起始研究是高速铁路防雷研究的基础。结合雷电先导分形发展理论,建立雷击高速铁路高架桥接触网系统的雷电先导分形数值计算模型。利用该模型进行多次仿真,分别得到不同的接触网系统工作电压、高架桥高... 高速铁路高架桥接触网系统上行先导起始研究是高速铁路防雷研究的基础。结合雷电先导分形发展理论,建立雷击高速铁路高架桥接触网系统的雷电先导分形数值计算模型。利用该模型进行多次仿真,分别得到不同的接触网系统工作电压、高架桥高度、雷电流幅值、雷电先导起始位置下雷击过程中AF线和承力索表面场强的最大值。分析结果表明:4个因素均对各导线表面场强产生不同程度的影响,但在雷电先导跃变前,各导线表面场强的最大值均达不到上行先导起始条件,即高速铁路高架桥接触网系统在雷电先导跃变前不易产生上行先导。结果可为今后高速铁路防雷研究提供一定理论基础。 展开更多
关键词 雷电先导分形模型 有限差分法 超松弛迭代法 上行先导 影响因素
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TTI介质qP波伪谱法正演模拟 预览
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作者 张庆朝 朱国维 +2 位作者 周俊杰 朱聪聪 刘卫刚 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期302-311,I0006共11页
基于Tsvankin的VTI介质qP波精确相速度公式,利用坐标变换的方法,导出了三维空间TTI介质qP波的精确相速度公式;结合Thomsen的弱各向异性假设以及泰勒展开式,简化了三维TTI介质qP波的精确相速度公式,建立了近似相速度公式;TTI模型的计算... 基于Tsvankin的VTI介质qP波精确相速度公式,利用坐标变换的方法,导出了三维空间TTI介质qP波的精确相速度公式;结合Thomsen的弱各向异性假设以及泰勒展开式,简化了三维TTI介质qP波的精确相速度公式,建立了近似相速度公式;TTI模型的计算结果表明,近似相速度公式能较好地逼近精确相速度公式。从近似相速度公式出发,推导了三维qP波的频散关系以及时间-波数域波动方程,构建了纯qP波时间-波数域波场递推格式,分析了递推公式的稳定性条件。最后,基于伪谱法对三维均匀(VTI、TTI)模型、Hess VTI模型以及BP 2007 TTI模型进行qP波正演模拟。结果表明,利用所提方法得到的波场快照没有伪横波干扰,波场计算结果稳定。 展开更多
关键词 TTI介质 相速度 纯qP波 有限差分法 伪谱法
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一种气体箔片轴承理论分析的新方法 预览
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作者 康宇轩 吕涛 +1 位作者 肖云峰 聂帅 《内燃机与配件》 2019年第22期63-65,共3页
以具有弹性箔片支撑的自作用式气体轴承为研究对象,为进行理论分析,将其划分为三个系统:转子、气膜和弹性支撑结构,对每一种系统都进行数学分析,并建立了解析方程。研究发现,轴承内的气体流动可以用雷诺方程来描述,而结构分析选取了弹... 以具有弹性箔片支撑的自作用式气体轴承为研究对象,为进行理论分析,将其划分为三个系统:转子、气膜和弹性支撑结构,对每一种系统都进行数学分析,并建立了解析方程。研究发现,轴承内的气体流动可以用雷诺方程来描述,而结构分析选取了弹簧阻尼模型。由于雷诺方程的精确解是未知的,利用有限差分法进行数值近似解计算,用一组代数方程代替雷诺方程的偏导数,并采用交替方向隐式法,求解所得到的系统。在此基础上,通过对三种系统相互作用的分析,求解了三种系统的方程。通过一系列数值试验,验证了该方法的准确性,并对所选结果进行了描述。 展开更多
关键词 气体箔片轴承 有限差分法 交替方向隐式法
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砂土两种p-y曲线法的对比分析
11
作者 周建武 《建筑结构》 CSCD 北大核心 2019年第A01期837-840,共4页
美国石油协会(API)新旧规范采用的砂土p-y曲线法是目前应用最广泛的两种砂土p-y曲线法,目前我国《港口工程桩基规范》(JTJ 254―98)直接采用了API新规范p-y曲线法。对API新旧规范采用的砂土两种p-y曲线方法进行了理论对比分析,并结合一... 美国石油协会(API)新旧规范采用的砂土p-y曲线法是目前应用最广泛的两种砂土p-y曲线法,目前我国《港口工程桩基规范》(JTJ 254―98)直接采用了API新规范p-y曲线法。对API新旧规范采用的砂土两种p-y曲线方法进行了理论对比分析,并结合一个有较好量测资料的工程试桩试验,采用弹性地基梁的有限差分法,对上述两种方法与工程实例进行对比分析。 展开更多
关键词 P-Y曲线法 API规范 水平载荷试验 有限差分法 水平受荷桩
深基坑开挖引起邻近地下管线位移的两阶段法 预览
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作者 刘小兵 陈有亮 孟伟波 《上海理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期479-484,共6页
针对深基坑开挖引起的周围地下管线位移,基于两阶段法,首先给出了基坑开挖引起的周围自由土体位移的计算方法,然后结合Winkler弹性地基梁模型,建立了受土体卸载附加变形影响的地下管线竖向和水平方向位移方程,通过有限差分法求解出地下... 针对深基坑开挖引起的周围地下管线位移,基于两阶段法,首先给出了基坑开挖引起的周围自由土体位移的计算方法,然后结合Winkler弹性地基梁模型,建立了受土体卸载附加变形影响的地下管线竖向和水平方向位移方程,通过有限差分法求解出地下管线位移。将此方法应用于工程实例,其理论计算结果与现场实测数据基本吻合,验证了两阶段法的合理性及适用性。本方法可用于分析管线埋深、管线距离、地基土性质等因素对管线变形的影响。 展开更多
关键词 WINKLER模型 两阶段法 地下管线 位移 有限差分法
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六角冰晶生长过程的相场模拟 预览
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作者 韩端锋 王永魁 +2 位作者 鞠磊 王庆 王春阳 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期1537-1542,共6页
为了研究空气中过冷水滴附着船舶上层建筑后结冰过程的微观机理,本文进行了冰晶生长数值模拟研究。基于相场法中经典的Kobayashi模型,采用有限差分法九点差分格式离散偏微分方程,借助Python语言编程工具实现了冰晶生长的模拟及可视化。... 为了研究空气中过冷水滴附着船舶上层建筑后结冰过程的微观机理,本文进行了冰晶生长数值模拟研究。基于相场法中经典的Kobayashi模型,采用有限差分法九点差分格式离散偏微分方程,借助Python语言编程工具实现了冰晶生长的模拟及可视化。通过主要参数的敏感性分析,发现界面宽度均值、融化温度等参数对冰晶生长及最终形貌存在不同程度的影响,枝晶生长模拟过程与显微镜实验观察结果相一致,并与自然界真实存在的雪花轮廓相似,验证了本文数值方法的可靠性,对冰晶生长过程的数值模拟,进一步揭示过冷水滴附着结冰过程的微观机理。 展开更多
关键词 上层建筑 结冰 液滴 冰晶 相场法 有限差分法 数值模拟 参数影响
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一类高阶牛顿迭代法及其在非线性两点边值问题中的应用 预览
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作者 雍龙泉 《重庆理工大学学报:自然科学》 CAS 北大核心 2019年第7期242-247,共6页
研究了非线性两点边值问题的数值解。首先采用有限差分法将非线性两点边值问题离散化,得到非线性方程组,进而采用高阶牛顿法进行求解,同时与以往文献中的数值结果进行了更正。数值计算结果表明:该方法计算速度快,精度高,对此类问题较为... 研究了非线性两点边值问题的数值解。首先采用有限差分法将非线性两点边值问题离散化,得到非线性方程组,进而采用高阶牛顿法进行求解,同时与以往文献中的数值结果进行了更正。数值计算结果表明:该方法计算速度快,精度高,对此类问题较为有效。 展开更多
关键词 非线性两点边值问题 数值解 有限差分法 非线性方程组 高阶牛顿迭代法
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Burgers方程的两种Crank-Nicolson差分格式 预览
15
作者 陈莲 郭元辉 邹叶童 《西华师范大学学报:自然科学版》 2019年第2期149-153,共5页
建立Burgers方程的两种Crank-Nicolson差分格式。格式一是对由Hopf-Cole变换线性化后的Burgers方程建立C-N格式,再由Hopf-Cole变换求得原Burgers的数值解。格式二是对Burgers方程的非线性项用泰勒公式逼近,建立C-N格式。理论分析,两种... 建立Burgers方程的两种Crank-Nicolson差分格式。格式一是对由Hopf-Cole变换线性化后的Burgers方程建立C-N格式,再由Hopf-Cole变换求得原Burgers的数值解。格式二是对Burgers方程的非线性项用泰勒公式逼近,建立C-N格式。理论分析,两种差分格式在时间和空间方向均为二阶收敛。通过数值算例,差分格式二比差分格式一的绝对误差略小。 展开更多
关键词 BURGERS方程 Hopf-Cole变换 CRANK-NICOLSON格式 泰勒公式 有限差分法
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基于有限差分法的高边坡偏压基坑支护受力特征研究 预览
16
作者 余先知 周跃飞 《工程建设与设计》 2019年第20期40-42,共3页
为了研究有反压回填土和无反压回填土下基坑支护的应力及位移变化规律,论文以深圳地铁10号线凉帽山车辆基地工程为实例,通过有限差分软件FLAC 3D对比分析了高边坡偏压基坑不同开挖层次工况下支护的应力及位移变化,有反压回填土和无反压... 为了研究有反压回填土和无反压回填土下基坑支护的应力及位移变化规律,论文以深圳地铁10号线凉帽山车辆基地工程为实例,通过有限差分软件FLAC 3D对比分析了高边坡偏压基坑不同开挖层次工况下支护的应力及位移变化,有反压回填土和无反压回填土对支护受力、位移及边缘塑性区变化的影响,为以后基坑工程的施工提供参考。 展开更多
关键词 有限差分法 支护 高边坡
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一种改进的和声搜索算法求解线性两点边值问题
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作者 雍龙泉 《数学的实践与认识》 北大核心 2019年第10期226-233,共8页
研究了线性两点边值问题的数值解.首先采用有限差分法将线性两点边值问题离散化,进而得到一个无约束优化问题,采用全局和声搜索算法求解.全局和声搜索算法嵌入了位置更新和小概率变异策略,通过反复调整乐队中各乐器的音调,最终达到一个... 研究了线性两点边值问题的数值解.首先采用有限差分法将线性两点边值问题离散化,进而得到一个无约束优化问题,采用全局和声搜索算法求解.全局和声搜索算法嵌入了位置更新和小概率变异策略,通过反复调整乐队中各乐器的音调,最终达到一个美妙的和声状态的过程.通过求解3个线性两点边值问题,结果表明该方法是有效的. 展开更多
关键词 线性两点边值问题 有限差分法 数值解 无约束优化 全局和声搜索
金属纤维烧结过程的分数阶模型
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作者 郑洲顺 刘振 +3 位作者 耿婷婷 吴晓新 汤慧萍 王建忠 《计算物理》 CSCD 北大核心 2019年第5期595-602,共8页
基于金属纤维烧结结点的几何模型,运用Caputo分数阶微分方程,建立时间分数阶表面扩散模型,使用有限差分法求数值解,实现金属纤维烧结过程的数值模拟.对不同的阶数进行模拟,得到0~1阶烧结过程数值结果及颈长变化规律;在阶数为0. 9阶时,... 基于金属纤维烧结结点的几何模型,运用Caputo分数阶微分方程,建立时间分数阶表面扩散模型,使用有限差分法求数值解,实现金属纤维烧结过程的数值模拟.对不同的阶数进行模拟,得到0~1阶烧结过程数值结果及颈长变化规律;在阶数为0. 9阶时,模拟初始夹角为0°、30°、60°、90°时的烧结过程.结果表明:阶数等于1时的结果与整数阶扩散模型一致;烧结的初始阶段,整数阶与分数阶模拟的颈半径迅速生长,随着烧结的进行,分数阶模拟的烧结颈长出现局部波动,最后以大于整数阶的增长速率增长;阶数固定时,初始夹角越小,增长速率越大.分数阶表面扩散模型比整数阶表面扩散模型能更好地描述纤维烧结过程中烧结结点的复杂变化. 展开更多
关键词 金属纤维 烧结颈 烧结结点 分数阶微积分 有限差分法
斜坡桥台桩基竖直承载能力数值分析 预览
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作者 唐朝阳 《山西建筑》 2019年第18期56-58,共3页
采用FLAC3D软件模拟计算斜坡桥台桩基础竖直承载能力,建立了考虑不同坡度、不同嵌岩深度和不同桩径的二维有限差分模型,数值计算了不同影响因素对斜坡嵌岩桩竖直承载力的影响。数值计算表明,随着坡度的增加,承载力呈现先增加后减少的趋... 采用FLAC3D软件模拟计算斜坡桥台桩基础竖直承载能力,建立了考虑不同坡度、不同嵌岩深度和不同桩径的二维有限差分模型,数值计算了不同影响因素对斜坡嵌岩桩竖直承载力的影响。数值计算表明,随着坡度的增加,承载力呈现先增加后减少的趋势;随着嵌岩深度的增加,承载力逐渐增加;随着桩径的增加,承载力逐渐减少;斜坡嵌岩桩的承载力大部分都比平地桩承载力要更大。 展开更多
关键词 斜坡 桩基础 嵌岩深度 有限差分法
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高陡横坡段桥梁双桩内力计算有限差分解
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作者 赵明华 彭文哲 +1 位作者 杨超炜 肖尧 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期87-96,共10页
为了对高陡横坡段桥梁双桩基础进行合理分析,提出一种适用的有限差分法。首先,针对陡坡段桥梁基桩不同特征段的承载特性,将后桩划分为嵌固段及受荷段,同时,将前桩划分为嵌固段、受荷段和自由段。然后,考虑桩土相互作用及桩顶变形协调,... 为了对高陡横坡段桥梁双桩基础进行合理分析,提出一种适用的有限差分法。首先,针对陡坡段桥梁基桩不同特征段的承载特性,将后桩划分为嵌固段及受荷段,同时,将前桩划分为嵌固段、受荷段和自由段。然后,考虑桩土相互作用及桩顶变形协调,并引入边界条件,建立了适用于高陡横坡段桥梁双桩基础内力及位移分析的简化计算模型。在此基础上,综合考虑P(荷载)-Δ(位移)效应及连系梁的影响,分别对各特征段基桩微元进行受力分析,并引入相邻特征段满足的连续条件(即位移连续、转角连续、剪力连续及弯矩连续),推导出各微分段的控制差分方程,以MATLAB为平台编制相应计算程序,迭代求解桩身位移,进而求解其内力。最后,结合室内模型试验与现场试验对理论计算方法进行验证,并以现场试验桩为基础,分析连系梁及P-Δ效应等对高陡横坡段双桩基础内力及位移的影响。研究结果表明:理论计算结果与模型试验及现场试验实测数据均吻合良好,表明该方法可行、合理,可为高陡横坡段桥梁工程设计计算提供参考;有自由段存在的基桩,P-Δ效应明显;连系梁对倾斜荷载下基桩桩身内力具有显著影响,连系梁的存在会对上部荷载进行重新分配,并在一定程度上弱化P-Δ效应,对桩身变形具有一定的约束作用。 展开更多
关键词 桥梁工程 内力计算 有限差分 双桩 陡坡 桩土相互作用
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